爱荷华大学和乌特勒支大学医学中心的研究人员正在努力将容积调强弧形治疗（VMAT）功能整合到磁共振直线加速器（MR-linac）中。他们在《国际放射肿瘤学、生物学、物理学杂志》上发表了首次剂量学评估，比较了MR-linac上的VMAT和强度调制放射治疗（IMRT）。
“我们在爱荷华大学进行MR引导放疗已经大约五年半了，”资深作者、爱荷华大学放射肿瘤学教授兼医学物理学家Daniel Hyer说，“我们希望尽可能多地治疗患者，改善技术的可及性，同时也要高效，以减少分内运动。”
MR引导放疗结合了磁共振成像（MRI）和放射治疗，通过在治疗过程中提供内部器官的实时图像，临床医生可以更精确地将辐射靶向肿瘤，同时保护健康组织。目前诊所中的MR-linac支持IMRT，后者以“步进射击”的方式输送辐射。对于许多治疗部位，VMAT通常优于IMRT。VMAT通过一个或多个弧形连续输送辐射，在靶区覆盖、危及器官保护以及计划和输送时间方面具有优势。然而，迄今为止，商业化的MR-linac尚不支持VMAT。
将VMAT输送功能整合到MR-linac中可以提高计划质量和效率，减少患者不适。当前的MR引导放疗工作流程要求患者在整个MR成像、轮廓注册、计划优化、剂量检查和验证扫描期间躺在扫描仪孔径中，这可能需要超过20分钟。
“VMAT是医生们最希望但目前缺乏的MR-linac功能之一。未来在MR-linac上提供VMAT将使更多患者能够接受高度精确的MRI引导治疗，”合著者、乌特勒支大学医学中心副教授Martin Fast说。
2022年，Fast的团队展示了在1.5T的Elekta Unity MR-linac上进行VMAT输送的可能性；然而，他们缺乏临床质量的VMAT计划，这些计划具有通量调制。一次偶然的会面帮助两个研究团队克服了研究中的障碍。
“Dan的团队和我们在乌特勒支的团队分别独立研究MR-linac VMAT。Dan从计划方面入手，我们从输送方面入手，”Fast解释道。“Dan的局限性在于他无法证明他的计划是可以输送的，而我们没有可用于输送的高质量临床级VMAT计划。2023年7月，Dan和我在休斯顿的一次AAPM预备会议课程中恰好在同一场会议上发言，合作就此开始。”
在他们的最新研究中，研究人员展示了在Unity上进行VMAT输送的可能性，而无需对临床硬件进行更改。回顾性研究表明，与标准的步进射击IMRT相比，联合优化和输送时间缩短了多达7.5分钟。
“与传统的步进射击IMRT相比，VMAT几乎将输送速度提高了两倍，这意味着更快的治疗（即更好的患者舒适度）和更高的准确性（由于意外运动的机会减少），”Fast说。
在与Elekta的合作下，研究人员开发了一种修改版软件，允许他们在Unity上输送类似于VMAT的计划。对于10名之前在1.5T MR-linac上接受治疗的前列腺癌患者，他们重新制定了治疗计划，以五次分割的方式输送36.25 Gy，使用了三种技术：步进射击IMRT和临床优化器；相同的优化器与VMAT技术；基于研究的优化器与VMAT。
计划被适应到MRI数据集上，使用两种优化策略评估适应位置计划。团队通过评估危及器官的保护来评估计划质量，并通过测量优化时间、输送时间和总时间（优化加输送）来评估治疗效率。输送精度通过伽马分析（2%/2 mm）进行评估。
结果显示，与临床优化器与IMRT相比，VMAT优化和基于研究的优化器与VMAT在优化时间加上输送时间上节省了多达7.5分钟。适应位置计划也显示出相似的总时间减少。所有VMAT计划的伽马通过率均超过96%，VMAT计划的输送效率接近90%，而临床IMRT为50%。
“我们已经证明这项技术是可行的。我们已经输送了它，进行了质量保证，制定了计划。我认为这是推动其临床实施的一个巨大里程碑。而且没有重大的物理或技术障碍需要克服——主要是工程问题……所以这是一个非常好的消息，”Hyer说。
下一步，研究人员将提供物理指导和质量保证测试，以便当VMAT在MR-linac上临床可用时，医学物理师有实施建议。他们还在研究门控治疗的VMAT、VMAT输送的运动管理策略以及其他治疗部位。
(全文结束)
